《How to bake LightMap》

 

light map的烘焙原理的核心算法是在VS里面利用贴图坐标变换到[-1,1]作为输出的顶点坐标。

 

实时渲染的顶点变换中， pos * WVP之后, 顶点坐标就变换到屏幕空间了[-1, 1]（实际上还需要透视除法）；

如果VertexShader里直接把纹理坐标做为变换结果输出(注意从[0,1]变换到[-1,1]), 那么相当于直接变换到了纹理坐标系, 这时在PixelShader里还是像原来那样计算光照, 输出的结果就可以拿来做lightmap了。

 

一个典型的Phong光照模型下的球渲染图：

其VS为：

VS_OUTPUT vs_main( VS_INPUT Input )  
{  
   VS_OUTPUT Output        = (VS_OUTPUT)0;  
  
   Output.Position         = mul( Input.Position, matViewProjection );  
     
   Output.Texcoord         = Input.Texcoord;  
     
   float3 fvObjectPosition = mul( Input.Position, matView );  
     
   Output.ViewDirection    = fvEyePosition - fvObjectPosition;  
   Output.LightDirection   = fvLightPosition - fvObjectPosition;  
   Output.Normal           = mul( Input.Normal, matView );  
        
   return( Output );  
} 

为了烘焙light map，可以变换UV坐标至[-1,1]作为position的x与y坐标，注意还要将w赋值为1，避免driver的透视除法使得x与y的值发生变化：

VS_OUTPUT vs_main( VS_INPUT Input )  
{  
   VS_OUTPUT Output        = (VS_OUTPUT)0;  
  
   Output.Position.xy      = Input.Texcoord * float2(2, -2) + float2(-1, 1);//[0,1]->[-1,1]  here seem is incorrect !
   Output.Position.w       = 1;//avoid perspective drive change x,y's value    
 
   Output.Texcoord         = Input.Texcoord;  
     
   float3 fvObjectPosition = mul( Input.Position, matView );  
     
   Output.ViewDirection    = fvEyePosition - fvObjectPosition;  
   Output.LightDirection   = fvLightPosition - fvObjectPosition;  
   Output.Normal           = mul( Input.Normal, matView );  
        
   return( Output );  
} 

渲染得到结果：

只保存明暗light信息：

 

实际上，上文中是只有一盏灯光的结果，如果有多盏灯光，那么就应该针对每个灯光进行烘焙，最粗糙的做法是得到多张light map，进行blend合并出最终结果。